沿海输变电设备积污清扫技术研究论文_臧源源1,王和喜1,宋志强2,游传榜2,陈诚1

（1.中国南方电网超高压输电公司广州局广州 510405；2.河北硅谷化工研究院河北邯郸 057151；）

摘要：随着环境日益恶化和电压等级的逐渐提高，污秽所导致的电力系统故障已经不容忽视，污闪成为影响电力系统安全稳定运行的重要因素。沿海地区由于特殊的气候、环境条件，不仅有海沫、海雾等可溶性盐类污秽，在工业较发达地区还有水泥、石膏等不可溶性灰类污秽，因此防污措施成为沿海地区的重要工作，本文介绍了常规的积污清扫方案，同时给出了引入先进的清扫机器的清扫方案，以保证沿海设备积污清扫彻底，提高设备表面清洁度，提升清洁文明生产和管理水平，降低污闪事故的概率，确保电网安全稳定运行。

关键词：污闪；清扫技术；机器人清扫

1引言

由于环境日益恶化和电压等级的逐渐提高，污秽所导致的电力系统故障已经不容忽视，污闪在电网的事故总数中位居第二位，仅次于雷害，但它造成的损失却是雷害的十倍，因此防污工作已成为保障电网安全运行的重中之重，而沿海地区由于其气候、环境条件的特殊性，电力输变电设备所沉积的污秽更加需要重视[1]。

海风可将海沫吹到远处，海沫飞到的地方便增加了当地尘土的含盐量，如果直接飞溅到输变电设备上，当水分风化或蒸发后，会在设备表面留下具有很强导电性的盐垢。同时，强劲的海风还可增大扬尘，从而增加了设备的尘土污染。但是海雾影响可远至海岸数千米或十千米以上。沿海污秽因可溶盐含量高，在电瓷表面附着力较差，易于雨水自然清洗[2]。而为提高耐污能力所使用的复合绝缘表面，盐垢在其表面的附着性要大，常见连片的盐渍。

除了海沫、海雾外，沿海地区的经济比较发达，因此工业相对较多，使大气污染相对较严重，来自工业源的污染不可小觑，比较典型的工业污染源有水泥厂、石料厂、电厂、钛矿厂等。靠近工业污染源，绝缘子表面污秽层或含有较多的导电微粒如煤、金属粒子，或含有易溶于水的NOx和SOx，气体形成的高溶解度的无机盐，或水泥、石膏等低溶解度的无机盐。其中建材类的水泥污秽可在绝缘子表面结垢，即使是人工清扫也十分困难。因此沿海设备积污现象比其他地区更加严重，更加需要注意污秽清扫[3-4]。

设备是否需要清扫主要取决于设备表面的脏污程度，运行绝缘子需控制盐密值，盐密值和污秽度太高易发生污闪。定期清扫是提高输变电设备外绝缘水平的重要举措[5-6]，也改善变电站和输电线路的文明生产形象。

2现有清扫技术状况

2.1人工清扫

人工清扫有着与电网同步的历史，一般电网系统根据现场设备情况制定每年的绝缘子清扫任务，大多一年清扫一次，重污秽区每年清扫两次或更多。但是人工清扫只是简单擦拭绝缘子外表面，清扫后看似较为洁净，但研究发现瓷绝缘子或硅胶体表面盐密度减少量仅为 10％~30％，整体泄漏电流只能降低约 20％[7-8]。同时该方式费时、费力、劳动强度大，且部分不易攀爬部位难以清扫到位，清扫质量难以保证。

2.2 气体吹扫

气体吹扫通过压缩空气对绝缘子表面进行吹扫，是人工清扫的另一种形式。采用压缩空气吹打绝缘子表面，达到清扫的目的，该方法清扫污秽的动力是压缩空气，气流在绝缘子表面形成冲击和涡流的拽力，使污秽离开绝缘子表面。

气体吹扫可以停电进行也可带电清扫。带电气吹清扫压缩空气不仅是清扫污秽的动力，构成机具主绝缘的一部分也是压缩空气。空气经过压缩后会升高温度，在通过管路输送的过程中，凝露存在于管壁的现象很常见，从而降低机具主绝缘的性能，应注意对带电作业的安全性是否产生影响。

2.3水冲洗

水冲洗方式分为停电水冲洗和带电水冲洗方式，其中停电水冲洗方式主要是在停电检修窗口内利用冲洗设备对绝缘子进行冲洗作业；根据《电力设备带电水冲洗导则》的相关规定[9]，如果部分设备密封、绝缘性能不佳或者使用水直接冲击可能会引起短接、放电等不宜带电冲洗；冲洗时最主要的问题在于担心水会成为闪络放电的媒质，每次作业前还需先行检测水的相关特性（如 PH 值、电导率值等）；再者由于冲洗时人员与带电体间安全距离相对较短，还必须对从业人员开展相关安全教育培训，必须培训合格后，方准作业。冲洗方法包括双枪跟踪法、四枪组合冲洗、四枪交叉组合冲洗；冲洗时应进行回扫，防止被冲洗设备表面出现污水线，避免冲洗过程中出现起弧或减少起弧的程度。冲洗中注意垂直、水平冲洗角度，冲洗到顶部时要注意灭弧、扫污。

对设备是否适合带电水冲洗与设备自身和运行条件密切相关，带电水冲洗是一项技术要求高，风险管理难度大的清扫方式。

2.4机械清扫

机械清扫是以机械工具扫除绝缘子上的污秽，分为停电机械清扫和带电机械清扫。机械清扫又有手持工具的清扫和利于设备的半自动/自动的机械清扫。利用清扫机械手或机械装置进行清扫操作，机械手上毛刷是用绝缘材料制成，利用摩擦力强力清除绝缘子表面的污垢，利用物理方法直接除污。

现有的机械清扫机采用手枪电钻作为动力源，机具的重量大、易损部件多、清扫力量小、清扫效果差。受机具结构设计、绝缘材料的重量等影响，手枪电钻式清扫机无法适用于220 kV及以上设备的清扫作业。

使用时，将旋转毛刷安装在操作杆上，插在绝缘子瓷裙上，压力弹簧将上、下毛刷平夹在绝缘子上。毛刷旋转时，电动刷头上的擦拭棉布或刷毛会来回摩擦绝缘子表面，将污秽层逐渐剥离绝缘子外表面，达到清扫绝缘子的目的。此种毛刷只能清扫当年的浮尘，对多年的积垢清扫效果差，综合清扫效率不高。

2.5化学清洗

绝缘子化学清洗就是在互溶剂的作用下，把两种具有极性的和非极性的溶剂进行稳定化，这种溶剂具有高绝缘、不易自燃、易挥发且不损害环境的特点，清洗时亦可带电操作。带电化学清洗是一种“人、机、物、对象、环境、工艺”6大因素有机统一的系统，实施这种清洗操作时，应该按照“调查测试、制订方案、清洗施工、验收跟踪”等4个环节进行。化学清洗在关注清洗剂的绝缘问题的同时，还有化学剂的耗用带来的环境问题。

3 新型清扫技术与设计

3.1 技术研究

绝缘子污秽清扫已发展了多种方法，但各种方法有相应优势，也存在不同的问题，用于沿海输变电设备积污（盐）的清除针对性不强，都难以达到清洁外绝缘的预期效果。为控制积污和盐垢对设备安全运行的影响，减少因积污（盐）带来的设备安全隐患和事故，提高沿海输变电设备运行的可靠性，我们研究了适用于高盐垢污秽度绝缘子的清扫技术。

（1）积污和盐垢的去除

实验表明，仅采用人工或机械擦拭的方法，绝缘子表面的污秽去除率很低，灰密减低尚可，盐密的减少更是无法达到去除的要求。不论是擦布或泡沫条，还是毛刷的清扫情况都基本一致。而采取水冲洗或淋洗的方法，绝缘子表面的污秽去除率高于直接擦除的污秽去除率，但很多顽固性污渍仍无法去除，如在绝缘子表面结垢的水泥、石膏、油污和盐垢等，简单的水洗都难以去除。擦除和水冲洗的去污洁净效果见表1。